За разлика от въглеводородите, кислород-съдържащите органични вещества имат комплекс от атоми, наречен функционална група. Метанолът е наситен алкохол, който има хидроксилна група в молекулата си. Той определя основните характеристики на това съединение. В нашата статия ще разгледаме методите за производство на метилов алкохол, най-важните химични реакции и използването на метанол.
Структурата на молекулата
За да разберете структурата на метиловия алкохол, трябва да запомните какъв вид молекула има най-простият наситен въглеводород - метан. Изразява се като CH4 и съдържа един въглероден атом, свързан чрез прости сигма връзки към водородни атоми.
Ако един от тях бъде заменен с хидроксилната група –OH, получаваме формулата CH3OH. Това е метанол. Ъгълът на връзката, конструиран от посоката на връзката C-O-H, е приблизително 110⁰, така че молекулите на едновалентните алкохоли имат ъглова форма. Поради факта, чеелектроотрицателността на кислорода (3,5 eV) е по-голяма от тази на въглерода (2,5 eV), връзката кислород-въглерод е силно поляризирана, а хидроксо групата играе ролята на заместител с отрицателен индуктивен ефект. По този начин метанолът е алкохол, чийто диполен момент е 1,69D.
Номенклатура
Нека разгледаме три начина за формиране на името на вещество с формулата CH3OH. Исторически, той произлиза от името на въглеводородния радикал, към който е прикрепена хидроксилната група. Радикалът CH3 е метил, така че CH3OH се нарича метилов алкохол. Според Женевската номенклатура към името на съответния въглеводород - алкан се добавя наставката -ол. Съединението ще се нарича метанол. Това име е най-често срещаното и се използва доста често. В рационалната номенклатура съединението, което разглеждаме, се нарича карбинол.
Физически свойства
Нисшите алкохоли, съдържащи до три въглеродни атома, включително метанол, са течности, които се смесват с вода във всякакви пропорции. Карбинолът има силно изразена алкохолна миризма, но е напълно неподходящ за поглъщане, тъй като е най-силното невротоксично съединение. Плътността му е по-малка от единица и е 0,791 D420. Точките на топене и кипене са съответно -97,9 ⁰C и +94,5 ⁰C.
Производство на метанол
Хидролиза на съответните халоалкили в присъствието на хидроксиди на активни метали, например алкални или алкалоземни, и при нагряване -това е често срещан метод за получаване на карбинол. Като изходни материали се вземат хлор или бромометан, резултатът от реакцията ще бъде замяната на халогенния атом с функционалната група –OH и производството на метанол.
Друг метод, водещ до образуването на първични наситени алкохоли, е редуцирането на алдехиди или карбоксилни киселини. За тази редокс реакция се използват силни редуциращи агенти като натриев борохидрид или литиево-алуминиев хидрид. Изходните съединения са мравчена киселина или формалдехид. Един от съвременните методи за получаване на карбинол е неговият синтез от въглерод, вода, водород и въглероден оксид. Процесът протича при температура от +250 °C, повишено налягане и в присъствието на цинкови и медни оксиди като катализатори. Нов, но икономически оправдан е методът за получаване на алкохол от микроскопични водорасли на океаните и моретата, чиято биомаса е наистина огромна. Растителният субстрат се ферментира, освободеният метан се събира и допълнително се окислява до метанол. Големите предимства на производството на биометанол са липсата на необходимост от използване на запаси от прясна вода, електричество и чистотата на технологията.
Органометален синтез
Ако органични съединения с карбонилна група в молекулите се третират с органомагнезиеви съединения, могат да се получат едновалентни алкохоли. Органометалните реагенти се получават чрез взаимодействието на магнезиеви метални стружки и бром-съдържащи алканови производни в сух диетиловетер. От мравчен алдехид тази реакция може да се използва за получаване не само на метанол, чиято употреба е ограничена, но и на други първични наситени алкохоли.
Химична характеристика
Карбинолът няма изразени свойства на киселини или основи, освен това водният разтвор на вещество не влияе на показателите. Типичните реакции на метанола са взаимодействието с активни метали и карбоксилни киселини. В първия случай се образуват метални алкохолати, във втория - естери. Например, натрият измества водородните атоми във функционалната хидроксилна група на алкохол:
2CH3OH + 2Na=2CH3ONa +H2.
Реакция между метилов алкохол и оцетна киселина води до образуването на метил ацетат или метилов естер на оцетната киселина:
CH3COOH+CH3OH<--(H2SO 4)CH3COOCH3+H2O.
Горната реакция се нарича естерификация и е от голямо практическо значение.
Окисление на алкохоли
Реакции на метанол, водещи до производството на алдехиди, разгледайте примера на неговото взаимодействие с меден оксид. Ако нагорещена медна тел, покрита с оксид, се спусне в метанолов разтвор, тогава се усеща специална неприятна миризма на формалдехид. А матовата повърхност на жицата става ярка и лъскава поради намаляването на чистата мед.
Дехидратация
При нагряване и в присъствието на хигроскопични вещества, частиците се отделят от алкохолните молекуливода. В продуктите могат да се намерят ненаситени въглеводороди от етиленовата серия. При условия на висока концентрация на вода и при ниска температура могат да се получат етери. И така, диметилов етер може да се получи от метанол.
Употреба на метилов алкохол
Метиловият алкохол се използва като инхибитор на хидратите, образувани в газопроводите, тъй като важните свойства на метанола са добрата разтворимост във вода и ниската точка на замръзване. Основният обем метилов алкохол се използва при производството на фенол-формалдехидни смоли. Високото октаново число, характерно за карбинола, го прави възможно да се използва като екологично гориво за автомобили. В производството на бои карбинолът се използва като разтворител.
Влияние на метанола върху човешкото тяло
Дървесният алкохол е абсолютно неподходящ за употреба като алкохолна напитка, тъй като е най-силното токсично вещество. Попаднал в стомашно-чревния тракт, той започва да се окислява до мравчена киселина и мравчен алдехид. Продуктите на окисление засягат зрителните нерви и ретината, която съдържа рецептори. Настъпва слепотата. Мравчена киселина, която има висок кумулативен капацитет, се пренася от кръвта до черния дроб и бъбреците, разрушавайки тези жизненоважни органи. В резултат на отравяне с метанол настъпва фатален изход, тъй като методите за пречистване на кръвта от метаболити са неефективни.
В нашата статия се запознахме със свойствата, приложението иначини за получаване на метанол.
